5G最强优势亦是最大弱点？一文读懂5G背后的科技与商业

与此同时，5G离人们的生活越来越近。截至2019年11月底，中国的5G基站已建成11.3万个，今年年底将达到13万个，5G套餐的预约用户数也已经达到千万。

在5G已来的背景下，如何正确理解5G被提上日程。笔者注意到，网络上很多与5G相关的文章，对5G的理解和诠释不清晰：有些对5G标准的理解出现了偏差;有些强调5G技术的优势，却没有看到5G技术的弱点;有些着重阐述5G对其他行业的影响，却忽略了其背后的商业逻辑。

因此，笔者在这里借用希腊哲学家亚里士多德的“第一性原理”，为读者做一次年终盘点，希望让读者一文读懂5G。

本文将从5G标准的正确解读开始，然后梳理5G关键技术及其背后的路径依赖，然后分析路径依赖导致的通信行业商业变化，最后以笔者所在的金融行业为例，预测一下5G对金融业产生的影响。

01 5G的正确解读

5G的正确解读包含3个层面：5G由谁提出;5G的设计指标;5G指标的正确理解。

5G是由国际电信联盟(ITU)提出的。该组织致力于收集全球通信业运营现状，梳理全球通信行业未来发展需要解决的问题，进而制定全球通信行业的发展目标。2015年10月，ITU认为现有的4G通信网络不足以支撑未来10年通信业的发展需求，因此发布新一代通信网络研究计划IMT-2020，俗称5G标准。

IMT-2020明确定义了5G针对的应用场景、设计目标以及时间计划，如图2 所示。

其中代表性的文档为M.2083和M.2410。这2份文档具体定义了5G需要支持的应用场景以及5G标准的性能指标。下面简单做个介绍：

1、M.2803文档。该文档定义了5G网络需要服务的3个典型应用场景，即应用特性：

(1)增强型移动宽带(eMBB);

(2)高可靠低延时(uRLLC);

(3)海量连接(mMTC)。

此外，该文档还制定了衡量5G网络性能的8项指标，如图3所示。

2、M.2410文档。该文档定义了5G网络建成后需达到的性能指标下限。例如，文档定义了增强型移动宽带场景下，需要达到的下行传输峰值速率(Peak data rate)为20Gbps。

对于以上提到的5G应用特性和技术指标，有几点注意事项需要特别指出：

5G的3个应用特性：增强型移动宽带(eMBB)、高可靠低延时(uRLLC)、海量连接(mMTC)，是对5G通信网络可灵活配置提出的要求，即一张物理网络，动态配置和调整网络资源。这不是指5G任何时刻对每一个用户都需要同时满足这3个要求。

通信系统是由发送端和接收端构成的，5G的8项指标(见图2)有针对发送端(基站设备厂商)提出的要求，有针对接收端(手机终端厂商)提出的要求，还有针对通信运营商提出的要求，并不都是站在终端用户角度衡量的。在这8项指标中，有主有次，5G最核心的指标是峰值速率(又称信道容量)，因为该指标是其他多数指标实现的基础。需要注意的是，该指标主要是针对基站设备商、运营商提出的要求：假设运营商将所有的带宽资源都分配给单一用户，在理想无错误的无线信道条件下，运营商必须能有传输20Gbps的能力，这不代表用户的下载速度。实际上，5G承诺的用户下载速度为100Mbps，这在M.2410文档中已明确定义。

ITU提出的IMT-2020本质上是5G技术的需求文档。它规定了5G所需要达到的目标和要求，并没有规定具体的实施技术和路径。这部分工作实际上交给了由通信产业各大公司代表构成的3GPP标准化组织，该组织负责5G的技术层面的选型与标准化。

因此，若想看清5G，只看到ITU提出的5G实现目标是不全面的。只有理解负责5G具体实施的3GPP组织在技术选型过程中的路径依赖，才能了解5G技术的副作用以及为此付出的代价，进而从全局上看清5G对通信行业、对其他行业，譬如金融行业的影响以及背后的逻辑。

下面我们就来简要梳理一下3GPP选定并已标准化的5G关键技术以及其路径依赖。

02 5G关键技术与路径依赖

前文提到5G的8项指标中，峰值速率是基础，该指标相比4G提高了20倍。其实，峰值速率又称信道容量，一直是通信业发展的主线。本节笔者想阐述的是3点：(1)5G如何做到20倍增长的;(2)它的路径依赖是什么;(3)这些路径依赖，对通信业产生了哪些重大变化。

如同摩尔定律指引半导体行业，香农定理(Shannon-Hartley)一直为通信行业发展指明了道路。以下公式就是笔者为方便读者阅读而简化的版本：

5G的核心技术都是遵循此定理发展的，如表1所示，5G利用与香农定理各项变量对应的相关技术，对其进行优化和升级，实现信道容量这一根本指标的突破。

然而，上述这些技术都不是完美无副作用的，每项技术副作用的叠加构成了5G的路径依赖，如表2所示。

从表2可以看出，5G相比2G、3G、4G时代，对基站、网络控制设备需求数量大幅增加，这是5G技术的最大路径依赖。该依赖在5G工程实施过程中产生了4个方面的问题。在这里，笔者收集了一些组网上公开报道的相关数据，给读者直观感受一下：

(1)基站数量：5G基站在市区预计平均300米需要部署一个，4G基站大致1公里左右部署一个。因此，如运营商提供相同的信号覆盖度，所需的基站数量将是4G的2-3倍。

(2)基站重量：5G单个基站的设备重量是大约在50-60千克，4G单个基站的设备重量约为20-30千克，因此，现有承重设施需要改造升级。

(3)基站功耗：5G设备耗能约是4G设备的2-3倍， 5G基站满载功率约为3700瓦，4G约为1000瓦。

(4)现有基站配套设施复用程度：预计96%的站点需进行改造，复用率低于4%。

从以上数据可以看出，5G时代的网络运营商不仅将承担大量的网络基建成本，还将承担比4G高得多的电力与运维成本。

（编辑：厦门网）

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